碱溶胀增稠剂的主要应用

背景及概述^[1]

随着中国涂料市场的发展壮大，水性涂料的使用日益广泛。目前绝大部分的水性涂料都离不开增稠剂，也有称之为流变助(因为一部分的增稠剂兼具了流变特性)，而水性增稠剂的种类也比较丰富，当中碱溶胀增稠剂是行业中不少化学师选择使用的增稠剂之一。

分类^[1]

碱溶胀增稠剂可分非缔合型(non-associativeAlkaliSwell-ableEmulsion)和缔合型(HydrophobicAlkaliSwell-ableEmulsion也称为疏水型)两种，均为阴离子型的丙烯酸酯共聚乳液，其分子链上带有羧酸基团，故大都呈现低pH。HASE在其大分子链上引入了疏水基团，在增稠效果上比ASE有更广泛的表现。

目前市场上的ASE产品主要有Ciba公司的ViscalexHV/LO30，Rohm&Haas公司的ASE60，Dow公司的ACUYLN38等，而HASE产品有Ciba公司的Rheovis系列，Lubrizol的SolthixA100，DOW的ACUYLN22，Rohm&Hass的ACUSOL823等。

增稠原理^[1]

碱溶胀增稠剂的增稠机理如下：在加入碱性结构中和剂(常用的有氨水或乙二醇胺类)随中和度增加，聚合物链上大量羧基被碱中和成盐，分子内产生静电排斥和水合作用，大分子结构由卷曲状态逐渐伸展，周围大量的水分子被吸附，自由水减少黏度升高。同时以丙烯酸酯为主链的主体结构中，因为引入反应型具有表面活性的缔合单体参于共聚，侧链被嫁接了具有表面活性结构的长链，在这个长链结构中同时具有憎水基团和亲水基团，因此也具有表面活性。它们可以在水中形成一个大的胶束结构，在分子内或分子间进行相互吸附缔和。另外，主链和侧链中的亲水链可以和水分子以氢键作用产生吸附，疏水基团除了相互吸附外，还与乳胶粒子，各种助剂的亲油基团等相互吸附，形成了一个大范围的立体网状结构。

应用^[2-3]

碱溶胀型增稠剂是在低PH值时不溶于水，而在高PH值时能在水中溶解或者溶且显示出增粘增稠性能的一类增稠剂是。现有的碱溶胀型增稠剂一般是通过丙烯酸酯单体自由基聚合得到的具有羧基官能团的聚合物，具有良好的增稠功能、流变调节效果，而且其应用操作简易（特别是乳液状产品），具有巨大的工业价值。碱溶胀型增稠剂应用的领域包括：乳胶漆、地毯背衬、粘合剂、纸张涂料、农药产品、个人护理品、家用和工业用清洁剂、油田钻井操作等。其应用举例如下：

1)制备一种无成膜助剂的环保珠光涂料，该珠光涂料包括水37～56份、乳液25～35份、珠光颜料12～20份、甲醛捕获剂3～5份、增稠剂1.2-1.8份、分散剂0.5～0.8份、润湿剂0.1-0.2份、消泡剂0.3～0.4份、防腐剂0.15-0.25份、pH值调节剂0.15-0.25份，其中乳液为美国陶氏百历摩纯丙烯酸乳液PRIMAL-SF-508；甲醛捕获剂为质量浓度为40%的乙烯脲水溶液；增稠剂采用碱溶胀增稠剂、聚氨酯增稠剂和羟乙基纤维素醚复配使用。本发明的珠光涂料，常温下不添加成膜助剂即可形成致密的漆膜，该漆膜耐污渍、耐擦洗性优异，且具有低气味、不吸水、不变色、附着力好、色彩丰富、易施工、装饰效果多样化等特点和捕获分解甲醛的功能，特别适合家居装饰使用。本发明还提供一种上述珠光涂料的制备方法。

2)制备一种体系稳定的锂离子电池隔膜用水性PVDF浆料，包括如下步骤：（1）将PVDF粉末、去离子水、聚醚改性有机硅聚合物、碱溶胀丙烯酸增稠剂、水性丙烯酸聚合物乳液混合搅拌后，研磨，得配方1#原液；（2）将PVDF粉末、去离子水、聚丙烯酸盐、聚醚改性有机硅聚合物、有机硅改性表面活性剂、碱溶胀增稠剂混合搅拌后，研磨，加入水性丙烯酸聚合物乳液继续研磨，得配方2#原液；（3）将配方1#原液与配方1#原液按一定比例搅拌混合，制备得到PVDF浆料；（4）涂布、烘干得到PVDF涂覆隔膜。本发明制备的浆料体系储存稳定性好（不分层、不沉降）、透气度增幅在8-80s可调、粘结性能根据顾客具体要求可调。

制备^[4]

碱溶胀型增稠剂的制备方法，其包括以下步骤：

（1）在预乳化釜内加入乳化剂、混合丙烯酸酯单体和去离子水，搅拌制备成预乳化液。在这一阶段中，乳化剂用量对预乳化液的稳定性有很大影响，当乳化剂用量少时，在后续的乳液聚合中稳定性差，容易发生破乳现象，随着乳化剂用量的增加，预乳化液逐步趋向稳定，但乳化剂用量过多会导致产品泡沫过多，影响在终端产品中的使用。另外，在这一阶段中，需要严格选用交联功能单体，同时控制其用量，因为碱溶胀型增稠剂聚合物中的交联单体在共聚时能在线型分子间起架桥作用，从而使多个线型分子相互键合交联成网络结构的物质，增强了增稠剂应用时的黏度和悬浮颗粒性能。

（2）将引发剂和保护胶体分别用去离子水溶解成引发剂溶液和保护胶体溶液；

（3）在聚合釜内依次加入去离子水、保护胶体溶液和部分预乳化液，加热升温至60～90℃时，缓慢滴加入剩余的预乳化液和引发剂溶液，滴加完成后保温1～8h，反应完毕后冷却到30℃以下，出料过滤即得产品。

主要参考资料

[1] 碱溶胀型增稠剂的流变特性研究

[2] CN201910025305.0一种无成膜助剂的环保珠光涂料及其制备方法

[3] CN201810145511.0一种体系稳定的锂离子电池隔膜用水性PVDF浆料的制备方法

[4] CN201310118832.9一种高性能碱溶胀型增稠剂及其制备方法